FISIOLOGÍA VEGETAL
PROGRAMA DE TEORÍA PROGRAMA DE PRÁCTICAS BIBLIOGRAFÍA SISTEMA DE EVALUACIÓN
Tema 1.- Concepto y límites de la Fisiología Vegetal. Su metodología. Definición de Fisiología Vegetal. Características funcionales de los sistemas vivientes en general y de los vegetales en particular. Los límites de la Fisiología Vegetal con respecto a otras disciplinas. Estado actual de la Fisiología Vegetal.
Tema 2.- La pared celular vegetal. Composición química. Origen de la pared celular. Estructura de la pared celular primaria. Oligosacarinas. Biosíntesis de los componentes de la pared celular. Pared celular secundaria. Funciones de la pared celular.
Tema 3.- Estudio del aparato fotosintético. Tipos de aparato fotosintético. Tipos de plastos presentes en las plantas superiores. Estructura del cloroplasto. Ultraestructura del cloroplasto. Doble unidad de membrana externa. Estructura tilacoidal. Estroma. Origen y evolución de los cloroplastos.
Tema 4.- Pigmentos fotosintéticos. Espectro de acción de las estructuras fotosintéticas y espectro de acción de la fotosíntesis. Estructura y distribución de los pigmentos fotosintéticos. Biosíntesis de clorofilas. Biosíntesis de carotenoides. Organización de los pigmentos fotosintéticos en los tilacoides. Las bases estructurales de la fotosíntesis.
Tema 5.- Fotosíntesis. Generalidades. Definición de fotosíntesis. Originalidad e importancia del proceso fotosintético. Descubrimiento del proceso fotosintético y de la ecuación general de la fotosíntesis. Ecuación general de la fotosíntesis. Consideraciones energéticas. Estudio esquemático de las etapas de la fotosíntesis.
Tema 6.- Etapa luminosa de la fotosíntesis: Desprendimiento de O2 y formación de poder reductor. Introducción. Reacciones fotoquímicas iniciales. Transferencia de energía en las plantas superiores. Estudio de los dos fotosistemas del cloroplasto. Complejo citocromo b6/f. Transporte de electrones entre los dos fotosistemas. Complejo recolector de luz de clorofila a/b (LHC).
Tema 7.- Fotofosforilación. Introducción. Tipos de fotofosforilación. Mecanismo de la fotofosforilación: Teoría quimiosmótica de Mitchell. Estudio del complejo CF0-CF1 ATP sintetasa. Lugares de conservación de la energía en la fotofosforilación.
Tema 8.- Asimilación fotosintética del CO2: Ciclo de Calvin. Introducción. Características anatómicas de las plantas C3.Ciclo de Calvin o ciclo C3. Estructura y función de la rubisco. Regulación. Las vías de salida del ciclo de Calvin. Transferencia de energía y poder reductor entre cloroplasto y citoplasma.
Tema 9.- Asimilación fotosintética del CO2: Ciclo C4. Introducción. Características anatómicas de las plantas C4. Ciclo C4. Carboxilación fotosintética primaria. Carboxilación fotosintética secundaria. Regulación. Ventajas del metabolismo C4. Especies intermedias C3/C4.
Tema 10.- Asimilación fotosintética del CO2: Ciclo CAM. Introducción. Plantas CAM y suculencia. Características anatómicas de las plantas CAM. Mecanismo del ciclo CAM: Carboxilación nocturna. Carboxilación diurna. Regulación. Adaptaciones de las plantas CAM.
Tema 11.- Fotorrespiración. Descubrimiento de la fotorrespiración. Métodos de medida. Acción de los factores externos e internos. Mecanismo de la fotorrespiración y su regulación. Importancia de la fotorrespiración en la productividad vegetal.
Tema 12.- Factores que regulan la fotosíntesis. Introducción. Concepto de factor limitante. Influencia de los factores externos sobre la fotosíntesis. Influencia de los factores internos sobre la fotosíntesis.. Tasa de fotosíntesis y productividad vegetal.Métodos de medida de la fotosíntesis.
Tema 13.- Reducción asimiladora del nitrato. El ciclo del nitrógeno y las plantas. Fijación biológica del nitrógeno.Reducción asimiladora de los nitratos. Acumulación del amonio en las plantas. Control de la asimilación del nitrógeno por la planta.
Tema 14.- Reducción asimiladora del sulfato. Ciclo del azufre y las plantas. Absorción y transporte del sulfato por las plantas.Activación del sulfato. Reducción asimiladora del sulfato. Regulación de la reducción asimiladora del sulfato.
Tema 15.- Respiración y mitocondrias vegetales. Procesos anaeróbicos de oxidación: Glucolisis y fermentación. Mitocondrias vegetales. Formación del acetil-CoA y ciclo de Krebs. Cadena de transporte de electrones. Organización de los sistemas NADH-deshidrogenasas. Fosforilación oxidativa. Rendimiento energético. Respiración resistente al cianuro. Ciclo de las pentosas fosfato.
Tema 16.- Factores que afectan a la respiración. Introducción.Efecto de los factores externos: Temperatura y concepto de Q10. Oxígeno y efecto Pasteur. Concentración de anhídrido carbónico. Iluminación. Efecto de los factores internos: Disponibilidad de sustrato. Grado de humedad. Heridas, enfermedades y ataque de parásitos. Tipo y edad de la planta. Métoods de medida de la respiración.
Tema 17.- Metabolismo secundario. Metabolismo primario y secundario. Terpenoides. Derivados de los ácidos cinámicos. Sustancias fenólicas. Alcaloides. Aminoácidos no protéicos.Aminas vegetales. Glucósidos cianogénicos. Glucosinolatos.Regulación y control del metabolismo secundario en los vegetales.Importancia fisiológica y ecológica de los productos
Tema 18.- El agua y su papel en las plantas. Importancia del agua para las plantas. Contenido de agua en las plantas. Efecto de la disponibilidad de agua sobre la estructura vegetal. Adaptación.Estructura y propiedades del agua.
Tema 19.- Movimientos del agua: Flujo de masas, difusión y ósmosis. Potencial químico del agua o potencial hídrico. Causas de variación en el potencial hídrico de un sistema. Componentes del potencial hídrico. Tipos de movimientos del agua. Flujo de masas. Difusión. Osmosis.
Tema 20.- Relaciones hídricas en la célula vegetal. Estructuras celulares y su papel en la ósmosis. Introducción histórica al concepto de potencial hídrico en las plantas. Componentes del potencial hídrico en las células vegetales. Sistema osmótico en la célula. Medida del potencial hídrico y sus componentes.
Tema 21.- Transpiración (I): Estomas. Concepto de transpiración. Transpiración estomática. Funcionamiento de los estomas. Movimientos de los estomas. Anatomía y citología de los estomas. Métodos de medida. Factores que afectan al movimiento de los estomas. Mecanismos de control fisiológico de la apertura estomática. Apertura fotoactiva del estoma. Cierre de estomas en la oscuridad. Apertura de estomas en la oscuridad.
Tema 22.- Transpiración (II): Métodos de medida y factores. Métodos de medida de la transpiración. Factores que influyen sobre la velocidad de la transpiración. Factores ligados a la misma planta. Factores del medio ambiente. Importancia de la transpiración. Pérdida de agua en estado líquido por las plantas.
Tema 23.- Transporte del agua en la planta. El agua en el suelo y su disponibilidad para las plantas. Transporte del agua desde el suelo a través de la raíz. Concepto de apoplasto y simplasto.Paso del agua a través de la raíz. Fuerza impulsora del agua a través de la raíz. Transporte del agua desde la raíz hasta las hojas. Mecanismos de ascenso de la solución del xilema.
Tema 24.- Respuestas de las plantas a los ambientes secos. Causas y desarrollo de los déficits hídricos en la planta. Efectos químicos e hidraúlicos durante la sequía. Efecto del déficit hídrico en procesos fisiológicos y metabólicos. Supervivencia de la planta durante la sequía. Diferencias entre evitación y tolerancia al déficit hídrico. Eficiencia en el uso del agua.
Tema 25.- Transporte por el floema. El floema como sistema conductor de solutos. Estructura del floema. Sustancias transportadas por el floema. Características del transporte por el floema. Carga y descarga de los tubos cribosos. Mecanismos de transporte por el floema. Efecto de los factores ambientales sobre el transporte por el floema. Partición de asimilados en la planta.
Tema 26.- Nutrición mineral. Generalidades. Métodos de detección de los elementos minerales en las plantas. Métodos analíticos y sintéticos. Análisis biológico como herramienta analítica: Análisis enzimático, funcional y estructural. Relaciones cuantitativas entre el suministro de nutrientes y el crecimiento de la planta. Clasificación de los elementos minerales encontrados en los vegetales.
Tema 27.- Macronutrientes. Aniónicos y catiónicos: Nitrógeno, fósforo, azufre, potasio, sodio, calcio y magnesio. Abundancia en el suelo. Formas disponibles para las plantas. Síntomas de deficiencias. Funciones fisiológicas. El potasio y su relación con la economía hídrica de la planta. El calcio y la calmodulina.
Tema 28.- Micronutrientes. Aniónicos y catiónicos: Boro, molibdeno, cloro, hierro, manganeso, cobre y zinc. Abundancia en el suelo. Formas disponibles para las plantas. Síntomas de deficiencias. Funciones fisiológicas.
Tema 29.- Estudio de los intercambios de nutrientes a nivel celular (I): Absorción pasiva. Localización de los intercambios celulares. Principales sustancias que la célula intercambia con el medio. Métodos de medida de los intercambios. Mecanismos pasivos propuestos para explicar los intercambios a nivel celular. Difusión y ósmosis. Equilibrio Donnan. Intercambio iónico. Flujo en masa.
Tema 30.- Estudio de los intercambios de nutrientes a nivel celular (II): Absorción activa. Introducción. Fuerzas que actúan sobre los iones: Ecuación de Nerst. Naturaleza del potencial de membrana. Energética. Mecanismos de absorción activa de nutrientes. Transportadores. Bombas. Canales iónicos. Cinética.Regulación de la absorción iónica.
Tema 31.- Absorción y transporte de elementos minerales a nivel de planta entera. La raíz como órgano de absorción. Movimiento radial de los iones en la raíz. Transporte a la parte aérea.Composición de la solución del xilema. Deposición. Transporte secundario. Reutilización metabólica. Regulación de la absorción.Absorción foliar de nutrientes. El coste energético de la nutrición mineral.
Tema 32.- Regulación del crecimiento. Hormonas vegetales. Mecanismos de regulación del crecimiento vegetal. Definición de hormona vegetal. Clasificación de la hormonas vegetales. Concepto de sensibilidad diferencial a las fitohormonas. Receptores de las hormonas. Efectos de las hormonas vegetales sobre la actividad genética. Lugares de actividad hormonal.
Tema 33.- Auxinas (I). Descubrimiento. Localización, extracción, purificación y valoración. Tipos de auxinas. Relación estructura-actividad. Rutas biosintéticas del AIA en los diferentes tipos de plantas. Regulación de la biosíntesis. Localización de la biosíntesis del AIA en plantas superiores.
Tema 34.- Auxinas (II). Disminución de los niveles de auxina. Transporte del AIA. Efectos fisiológicos de las auxinas. Mecanismo de acción de las auxinas. Las auxinas y la expresión génica. Las auxinas y la pared celular.
Tema 35.- Giberelinas (I). Descubrimiento de las giberelinas. Naturaleza química. Localización, extracción y valoración. Relación estructura-actividad fisiológica. Biosíntesis de giberelinas. Rutas biosintéticas. Regulación de la biosíntesis. Localización de la biosíntesis.
Tema 36.- Giberelinas (II). Transporte de giberelinas. Efectos fisiológicos de las giberelinas. Control genético en la elongación del tallo. Fotoperiodo y elongación del tallo. Desarrollo del fruto. Mecanismo de acción de las giberelinas. División y elongación celular. Expresión génica.
Tema 37.- Citoquininas (I). Descubrimiento de las citoquininas. Tipos de citoquininas. Localización, extracción y valoración. Distribución y transporte de las citoquininas. Biosíntesis de las citoquininas. Lugares de síntesis. Rutas biosintéticas. Papel de los derivados glucosídicos.
Tema 38.- Citoquininas (II). Actividad fisiológica de las citoquininas. Diferenciación: control del crecimiento de brotes y raíces. Senescencia de las hojas. Floración. Mecanismo de acción de las citoquininas. Receptores de citoquininas.
Tema 39.- Etileno (I). Descubrimiento del etileno como fitohormona. Valoración y cuantificación. Biosíntesis del etileno. Papel de las fitohormonas en la biosíntesis del etileno.Factores externos que afectan a la biosíntesis.
Tema 40.- Etileno (II). Acciones fisiológicas del etileno. Acciones de caracter general. Acciones de caracter específico.Modo de acción del etileno a niveles moleculares. Etileno como efector y modulador de otras fitohormonas.
Tema 41.- Acido abscísico (I). Descubrimiento y estructura del Acido abscísico (ABA). Localización, extracción y valoración del ABA. Transporte. Biosíntesis. Regulación de la biosíntesis. Inactivación del ABA.
Tema 42.- Acido abscísico (II). Acciones fisiológicas del ABA.Relaciones hídricas. Latencia y desarrollo de la semilla. Tolerancia al estrés. Sequía. Efectos sobre el crecimiento.Congelación y tolerancia a la salinidad. Heridas y lesiones mecánicas. Mecanismo de acción del ABA.
Tema 43.- Poliaminas. Aislamiento. Rutas biosintéticas. Degradación. Trnasporte intra e intercelular. Mecanismo de acción. Procesos fisiológicos mediados por poliaminas: Ciclo celular, germinación, maduración y senescencia. Relación con el etileno y con las auxinas.
1.- Morfología.
1.1.- Estudio de la estructura foliar de plantas C3, C4 y CAM.
1.2.- Corte transversal del tallo de mono y dicotiledóneas.
2.- Fotosintesis.
2.1.- Efecto de la temperatura y de la intensidad luminosa sobre la velocidad de la fotosíntesis.
2.2.- Efecto de la concentración de CO2 y de la intensidad luminosa sobre la velocidad de la fotosíntesis.
2.3.- Separación de pigmentos fotosintéticos mediante disolventes químicos y medida del espectro de absorción de los pigmentos del cloroplasto.
2.4.- Aislamiento de cloroplastos y determinación de la reacción de Hill.
3.- Respiración.
3.1.- Efecto de la temperatura sobre la velocidad de la respiración aerobia.
3.2.- Influencia de la temperatura y del sustrato sobre la intensidad de la respiración anaerobia.
4.- El agua en las plantas.
4.1.- Observación de la plasmolisis en células vegetales.
4.2.- Determinación del potencial osmótico del contenido celular por el método plasmolítico.
4.3.- Medida del potencial hídrico de un tejido según el método de Chardakov.
5.- Nutrición mineral.
5.1.- Determinación de cloruros en extractos celulares vegetales.
5.2.- Determinación de nitratos en extractos celulares vegetales.
5.3.- Determinación de fosfatos en extractos celulares vegetales.
6.- Fitohormonas.
6.1.- Efecto de las auxinas sobre el crecimiento del coleóptilo de maíz.
6.2.- Efecto de las giberelinas sobre el hipocotilo de lechuga.
6.3.- Efecto de las citoquininas sobre la expansión del cotiledón de rabanito.
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